林科院储富祥/南林大卢传巍 AFM：纤维素可控修饰重组构筑生物基可塑热固性树脂新策略

2023-11-07 来源：高分子科技

可塑热固性树脂作为一种新型动态共价交联聚合物，不仅具有传统热固性树脂优异的机械性能与化学稳定性，同时兼具热塑性材料的可塑性，然而目前制备可塑热固性树脂大多依赖石油基资源。纤维素作为储量最丰富的可再生资源，被认为是替代石油资源制备可塑热固性树脂的理想候选材料。要实现纤维素在可塑热固性树脂材料的高效利用，其关键在于精细构筑基于纤维素的动态共价交联分子网络结构。然而，目前利用纤维素进行化学修饰与重组构筑结构明确、性能稳定的纤维素基可塑热固性树脂仍然是一个巨大的挑战。

近日，中国林科院储富祥研究员与南京林业大学卢传巍副教授提出了一种“动态位阻脲键与自由基聚合”相结合的构筑策略，开发了一种具有快速光固化、机械强韧、高效回收再加工性能的纤维素基可塑热固性树脂（CMTs）。该策略通过对纤维素进行可控修饰制备同时含有动态位阻脲键（HUB）及丙烯酸酯基团的纤维素基大分子单体(HTC)，然后利用HTC与油脂衍生单体（LMA）通过快速光固化制备了具有“软-硬”相交替结构的可塑热固性树脂。该可塑热固性树脂表现出优异的机械柔韧性，并且可以通过粉碎热压和溶剂再生的方式进行回收再利用。此外，该可塑热固性树脂可以通过掺杂或表面涂覆导电银浆制备电热器件或电容式传感器等电子器件并成功应用于除冰、抗冰、湿度监测及人体健康监测等领域。

图1（a）CMTs的合成路线。（b）CMTs/银复合材料及CMTs基电容传感器的制备方法与应用示意图。

图2（a-b）HTC与CMTs的红外光谱。（c-e）CMTs热力学性能曲线。（f-h）CMTs光固化3D打印示意图及应用。（i）CMTs出色的光学透明度。

图3（a-c）CMTs的机械性能。（d-e）CMTs的断裂面形貌。（g-h）CMTs的承重能力与粘结性能。

图4（a-d）CMTs回收再加工过程及回收再加工机理。（e-h）回收前后CMTs的机械性能、热性能。

图5（a-c）CMTs/银复合材料焦耳热效应。（d-f）CMTs/银复合材料在抗冰、除冰中的应用。

图6（a）CMTs基电容传感器的照片和等效电路图。（b-e）MTs基电容传感器在湿度传感领域的应用。

图7 CMTs基电容传感器在监测人体运动、呼吸、脉搏等领域应用。

该工作以“Fast-photocurable, Mechanically Robust, and Malleable Cellulosic Bio-thermosets Based on Hindered Urea Bond for Multifunctional Electronics”为题发表在《Advanced Functional Materials》上。南京林业大学硕士生沈熠与博士生贾倩倩为文章的共同第一作者，通讯作者为南京林业大学卢传巍副教授。该工作得到国家自然科学基金青年项目(32201498)，国家自然科学基金重大项目(31890774)的支持。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202310599

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（责任编辑：xu）

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